Siyah Çayda Kaliteden Sorumlu Bileşiklerin Gelişimi

Siyah Çayda Kaliteden Sorumlu Bileşiklerin Gelişimi Üzerine
Fermantasyon Zamanının Etkisi
Thomas Muthumani , R.S. Senthil Kumar
UPASI Çay Araştırma Kuruluşu, Çay Araştırma Enstitüsü, Nirar Dam B.P.O.,
Valpari 642 127, Coimbatore Bölgesi, Tamil Nadu Hindistan.
Kabul: 04.05.2004; Formun gözden geçirilerek kabulü 03.01.2006 Onay: 03.01.2006
Özet
Çay kalitesinden sorumlu , theaflavin (TF) ve thearubigin (TR) gibi bileşik lerin fermantasyon zamına
bağlı olarak arttığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte, TF bir maksimuma ulaşmasının ardından
azalmıştır. Kafein konsantrasyonu değişme den kalmıştır. Optimum fermantasyon zamanın en üst
noktasındaki renk indeksi ve canlılık indeksi theaflavin’lerin digallat’larıyla eşdeğer olduğu tespit
edilmiştir. Polifenoller sürekli bir azalma eğilimi izlemiş, başlangıç aşaması süresince daha hızlı
azalmışlardır. Fermantasyon zamanı gallik asidin konsantrasyonu üzerine önemsiz etkiye sahip
olmuştur. Kateşinler arasında en hızlı oksitlenen epigallokateşin’in ardından epigallokateşingallat ve
epikateşingallat gelmekteydi.
1. Takdim
Siyah çay, eşsiz tadı, canlılığı ve
aromasından dolayı dünya genelinde
tüketilmektedir.
Suyun yanı sıra ucuz alkolsüz içecekler
ve çay tüketimi çok yaygındır. Siyah çay,
Camellia sinensis (L) O.Kuntze ‘nin körpe
yapraklarından imal edilmektedir.
Kateşinler çay yapraklarında bulunan
(kuru ağırlık esası üzerinden %20 ye
eşdeğer) en önemli biyokimyasal
bileşenlerdir ve fermantasyon süresince
theafilavin (TF) ve thearubigin (TR)
formlarına kadar okside olurlar (1).
Kateşinler ve onların oksidasyon
ürünleri çoğunlukla siyah çayın tat ve
burukluk karakterlerinden sorumludur.
Kalite karakterlerinin yanı sıra kateşinlerin ayrıca insan sağlığına yararlı özelliklere sahip olduğu tespit
edilmiştir (2).
Çay yapraklarında bulunan önemli kateşinler; kateşin (C), epikateşin (EC), epikateşin gallat (ECG)
epigallokateşin (EGC) ve epigallokateşin galattır (EGCG). Yapıları şekil 1. de verilmiştir.
Siyah çay imalatının önemli işlemlerinden biri fermantasyondur.
Fermantasyon süresince basit substratlar örneğin kateşinler,
oksidatif enzimler polifenolokidaz ve peroksidaz vasıtasıyla
theaflavin ve thaerubigin formlarına kadar dönüşürler (3).
Theaflavinler; basit theaflavinler (TF) theaflavin–3– gallate (TF-3G), theaflavin–3’–gallate (TF-3’-G) ve theaflavin–3,3’-digallate (TF3,3’-DG) den oluşmuştur ve şekil 2. de gösterilmiştir.
Fermantasyon süresince; zaman, ısı, pH, nispi rutubet ve O2
kullanıla bilirliği istenilen ürünlerin yüksek düzeyde oluşmasından
sorumlu kritik faktörlerdir (4). Bunlardan fermantasyon zamanı
önemlidir.
Fermantasyon zamanının hem artması hem de azalması zayıf çay
kalitesine yol açabilir. Çay kalitesi üzerinde fermantasyon
zamanının etkilerini göstermek için bazı denemeler yapılmış
olmasına
rağmen,
fermantasyon
süresince
kateşinlerin
oksidasyonu ve theaflavinlerin oluşumu üzerine raporlar çok
sınırlıdır (5). Ayrıca fermantasyon süresince bireysel olarak
kateşinlerin oksidasyon seyirleri üzerinde rapor olmadığıda
görülmüştür. Bu nedenle, siyah çay imal edilen klonların
fermantasyon işlemi süresince theaflavinlerin oluşumu ve bireysel
olarak kateşinlerin oksidasyonu üzerine fermantasyon zamanın
etkisini çalışmak için bir deneme yapılmıştır.
2. Materyal ve Metod
UPASI Çay Araştırma Kuruluşu deneme çiftliğinden hasat edilen UPASI – 3 klonunun büyüyen iki yaprak
ve bir tepe tomurcuğundan oluşan genç sürgünleri çalışma için kullanıldı. Taze toplanmış çay sürgünleri
10 kg/m2 oranında soldurma teknesine yüklendi. Yeterli fiziksel ve kimyasal soldurmayı ortaya
çıkarmak için 16 saat süreyle yapraklardan ortam havası geçirildi. Solmuş yapraklar, uygun kıvırma
elde etmek için 5 kez bir mini CTC (ezmek,yırtmak, bükmek) makinesinden geçirildi. En sonuncu
kesmenin bitiş zamanı sıfırıncı (başlangıç) zaman olarak alındı. Fermente “dhool” düzenli zaman
aralıklarında örneğin 15. dakikadan 3 saate kadar (analizler için) alınarak, Ullah (1977) tarafından
önerilene göre toplam polifenol ve theaflavinler için analiz edildi. 15 dakika aralıklarla çekilen dhool
örnekleri son rutubet içeriği %3 olana kadar bir mini akışkan yataklı kurutucuda kurutuldu. Bir
“Endecotts” sarsıntılı elekle pekoe fannings (1-1.5 milimetre boyutlarında küçük yapraklı çay sınıfı)
sınıfını analiz için aldık ve siyah çay örneklerini depoladık.
Siyah çay örnekleri, Thanaraj ve Seshadri (1990)’ın metodunda belirttiğine göre ; theaflavinler (TF),
thearubiginler (TR), yüksek derecede polimerize maddeler(HPS), toplam likör rengi (TLC),
theaflavinin digallata eşdeğeri (DGETF)
canlılık indeksi (BI) ve renk indeksi (CI) yani, kalite parametreleri için analiz edildi. Çay örnekleri su
ekstraktları (WE), kafein (6), theaflavin fraksiyonları (7) ve kateşin fraksiyonları (ISO,1999) için ayrıca
analiz edildi. Deneme üç tekrarlıydı ve sonuçların istatistiksel analizinde SPSS versiyon 7.5 kullanıldı.
3. Sonuçlar ve Tartışma
3.1 Fermantasyon süresince polifenollerin oksidasyonu ve theaflavinlerin oluşumu.
Şekil 3. de siyah çayın fermantasyonu süresince meydana gelen değişimler gösterilmiştir.
Fermantasyon süresince polifenoller polifenoloksidaz enzimi (PPO) yoluyla o-quinon‘lara kadar
(yüksek derecede karasız form) okside olur ve TFs ve TR formuna kadar dönüşürler. Thearubiginler,
komleks formlu yüksek polimerize maddelerin (HPS), proteinler ve TF ile reaksiyonlarıyla oluşur.
Theaflavinler, çay likörünün parlaklığı ve canlılığı yönünde katkıda bulunurken, TR genellikle likörün
dolgunluk ve renginden sorumludur.
Yüksek derecede polimerize maddeler demin rengini artırır. Toplam likör rengi (TLC) infüzyonun
parlaklığının ölçüsüdür. TFs’nin oluşumu fermantasyonun erken aşamaları süresince zamanla artar.
Zaman ilerledikçe TF maksimuma ulaşır ve sonra yavaşça azalır. Özel klonlar için TFs formunun
maksimum olduğu zaman, optimum fermantasyon zamanı olarak kabul edildi.
Klon UPASI – 3 hızlı fermente olan kalonlardan biridir ve optimum fermantasyon zamanı 45 dakikadır.
Mevcut çalışmadaki gözlemler ilk bulgularla bağlantılıydı. Fermantasyonu 45. dakikasında bir
maksimuma ulaşana dek TFs nin eğrisinin oluşumunda ki durmadan yükseliş şekil 3. de gösterilmiştir.
Bununla birlikte 110. dakikadan sonra ferman tasyon süresince TFs nin düzeyindeki değişim çok azdı.
Bu PPO’ın aktivitesinde ki değişime bağlı olabilir.
Fermantasyon süresince polifenollerin oksidasyonu farklı bir eğilim izledi. Substrat
konsantrasyonunda başlangıç aşaması süresince hızlı, fermantasyon ilerledikçe sürekli bir azalma
tespit edildi. Fermantasyon zamanına bağlı olarak PPO ın aktivitesi de azaldı. Bu, enzimle okside olmuş
polifenoller arasında oluşan komplekslerden dolayıdır. Polifenollerin oksidasyonuna bağlı olarak
çözünmeyen kompleksler arttı. Enzim reaksiyon hızı maksimumdayken polifenol konsantras yonunun
yükselmesiyle enzim reaksiyon hızı azaldı (8). Bu fermantasyon zamanına bağlı olarak, daha çok
polimerik TR nin oluşumunun sonucudur.
3.2 Fermantasyon süresince siyah çayın kalite parametreleri
Siyah çayda kalite parametreleri analiz edildi ve sonuçlar Tablo 1. de gösterildi. Maksimum theaflavin
düzeyi, çay imalatında fermantasyonun 45. dakikasında gerçekleşti. TR in düzeyi fermantasyon
zamanına bağlı olarak 90. dakikaya kadar arttı ve sonra yavaşça azalmaya yöneldi. HPS ve TLC daha çok
TR ye benzer bir eğilim izledi. Siyah çayda mevcut TSS (suda çözünebilir toplam katılar) de zamana
bağlı olarak azalma tespit edildi.
Çaylarda demin zayıflığına neden olabildiğinden, fermantasyon zamanın artışı anlaşılabilir. Kafein
düzeyi fermantasyon zamanından etkilenmemiştir. Bu, purin metabolizmasının sadece soldurma
işlemiyle sınırlanmış olmasından dolayı olabilir.
Canlılık ve renk indeksleri, Ramaswamy tarafından belirtildiğine göre hesaplandı ve Tablo 1 de sunuldu.
Daha iyi çay için likör canlılık ve renk dengesine sahip olmalı ve renk indeksi 5 ile 11 arasında olmalıdır.
Renk indeksi 11 değerini geçerse o zaman çay renksiz olur, 5’in altına düşerse likör düşük canlılıkta ve
mat renkli olacaktır. Çalışmada görüldü ki, tüm çayların renk indeksi değerleri 6 ile 10 arasındaydı.
Canlılık indeksi değerinde en çok canlılık, çay imalatının 45. dakikasında görül dü. Güney Hindistan
çayları için önerilen canlılık indeksinin normal oranı 12.5 – 22.5 dur. Parlak likörler 22.5 dan yüksek
bir canlılık indeksine sahip olacaktır. Ancak 17.5 ‘un altına indiği zaman likörler sert bir tada sahip olma
eğiliminde olur ve o zaman canlı likör elde etmek için 17.5 aşılmalıdır (9)
Çalışmada mevcut çayların tümünde canlılık indeksi 30’un üzerindeydi.
3.3 Fermantasyon süresince theaflavin fraksiyonları
Theaflavin ve galatlarının antioksidan
aktivetelerinden başka (Lai Kwok
Leung et al., 2004 ) fermantasyon
zamanına bağlı olarak siyah çay
türlerinde ki nispi dağılımlarıyla
buruklukları benzeşmez. Theaflavin
digallat, basit theaflavinden 6,4 kat
ve theaflavin monogallattan 2,8 kat
daha buruktur (10). Bu nedenle, TF
siyah çayın kalitesi için tek başına iyi
bir gösterge değildir. Thanaraj ve
Seshadri
(1990),
siyah
çayın
burukluğunu
belirle
mek
için
theaflavin eşdeğeri digallat (DGETF)
adında yeni bir faktör oluşturdu. Kenya
çayları için tavsiye edilen satış fiyatı ile
DGETF değeri arasındaki ilişki
uygundu (11).
İmal edilen çaylar için farklı zaman aralıklarında ki DGETF değeri Tablo 1 ve 2 de sunuldu. En yüksek
değer çay imalatının 45. dakikasında tespit edildi, 15. dakikadan 180. dakikaya kadar artan
fermantasyon zamanıyla basit theaflavinler azalırken TF-3-G ve TF-3,3’-DG ın arttığı gözlemlendi
(Tablo 2).
Bu, optimum fermantasyon zamanıyla kurutmanın, burukluk özellikleri iyi ve dolayısıyla iyi kaliteli bir
çaya neden olduğunu gösterdi.
3.4 Fermantasyon süresince kateşinlerin oksidasyonu
Siyah çay imalatında farklı zamanlarda ki kateşin fraksiyonları Tablo 3’de verilmiştir. Kateşinlerin
fermantasyon zamanına bağlı olarak okside oluğu tespit edilmiş olmasına rağmen hem kateşin
(C) hem de gallik asit hemen hemen etkilenmemiştir. Bu, oksidatif digalltlar vasıtasıyla EGCG ,
ECG ve EGC gibi diğer kateşin fraksiyonlarından, kateşin ve serbest gallik asidin oluşumu
nedeniyledir.
Serbest gallik asidin, serbest kalması
Coggan, Moss, Graham ve Sanders
(1973) tarafından ayrıca gözlemlendi.
Fernandez, Pablo, Martin ve Gon alez
(2002) ile Xie, Von Bohlen, Klocken
Kamper, Jian ve Gunther (1998)
tarafında da benzer sonuçlar rapor
edilmişti.
Fermantasyon süresince EGCG , ECG ve
EGC büyük miktarlarda theaflavin ve
digallat formuna kadar okside olur.
Oksidasyon oranları EGC > EGCG > ECG
sırasını izler. Obando et al., 2001 in
sonuçlarıyla
çelişkisi,
sadece
kateşinlerin (C) tamamen tükenmiş
olduğunun tespitiydi.
Fermantasyonun 3. saatinden sonra dahi siyah çaylarda ki tüm kateşinler belirlenebildi ki bu okside
olmuş falvanollerle aralarında oluşturdukları kopleksler nedeniyle PPO’ın inaktive olmasına bağlıdır.
Tercüme: Kamil Engin İSLAMOĞLU, Ziraat Mühendisi, E-Mail
Kaynak : Muthumani,T.,Kumar, R.S.S. (2006) “Influence of fermentation time on the development
of compounds responsible for quality in black tea” UPASI Tea Resarch Foundation, Tea Research
Institute India. Food Chemistry 101 ( 2006) 98 -102
1) Hampton, 1992
2) Juni Terao, Sayuri Miyamoto & Kakeo Murota, 2001; Weisburger, 2001 Yokozawa, Nakagawa Shu &
Juneja, 2001
3) Laksminarayanan & Ramaswamy, 1978
4) Cloughley, 1980; Clougley & Ellis, 1980; Obonda , Owuor & Mangoka , 2001; Rajeev Rajappan &
Balasubramanian, 2002
5) Bhatia , 1960 ; Owuor, Orchard & MCDowell, 1994
6) AOAC, 1995
7) Bailey, McDawell & Nursten, 1990
8) Takeo ,1965 1966
9) Ramaswamy,1986
10) Sanderson et al., 1976
11) Owuor & Obanda, 1995